CN116502467A - 上拉式悬挑脚手架用临时卸荷拉杆初始张拉力分析方法 - Google Patents

上拉式悬挑脚手架用临时卸荷拉杆初始张拉力分析方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种上拉式悬挑脚手架用临时卸荷拉杆初始张拉力分析方法，包括根据上拉式悬挑脚手架施工要求，确定下一挑脚手架高度及其下一挑脚手架临时支承的上一挑脚手架高度；分别计算下一挑上拉式悬挑脚手架支承系统竖向刚度系数，临时卸荷拉杆等效竖向刚度系数，及其临时卸荷体系安装层与下起挑层间立杆拉伸刚度系数；确定计算比例因子，最后计算临时卸荷拉杆张拉时需支承的脚手架高度和临时卸荷拉杆初始张拉力。本发明能够有效分析上拉式悬挑脚手架用临时卸荷拉杆初始张拉力。具体施工的时候，可通过便携式传感装置实时显示拉杆表面应变，以实现对张拉力的控制，从而为临时卸荷拉杆的应用提供理论依据，降低了安全风险。

Description

上拉式悬挑脚手架用临时卸荷拉杆初始张拉力分析方法
技术领域
本发明属于建筑施工技术领域，具体是涉及悬挑脚手架施工技术领域，尤其是涉及上拉式悬挑脚手架用临时卸荷拉杆初始张拉力的分析方法。
背景技术
上拉式悬挑脚手架近年得到广泛应用，该类脚手架也较适用于装配式建筑施工。根据相关要求，上拉式悬挑脚手架一次悬挑高度不宜超过20 m。实际工程应用中，当下面脚手架一次悬挑高度接近20 m时，会紧接着在上面楼层边梁、边柱上安装悬挑型钢梁，以支承上一挑脚手架。对于上拉式悬挑脚手架，需要待混凝土强度达到特定要求时，才可以张拉拉杆，此时上一挑脚手架的荷载才通过其下方的型钢梁及相应拉杆传递至安装楼层。然而，为保证施工进度，通常在上一挑脚手架拉杆张拉前，就已继续向上浇筑了3层左右。为保证建筑施工安全，相应地需要向上继续搭建超过10m高度的脚手架。这部分脚手架荷载在上一挑拉杆张拉承力前，仍然传递至下一挑脚手架支承系统上，下一挑脚手架支承系统实际支承的脚手架高度远超过20 m，这造成较大的安全隐患。
为解决上述问题，有专家学者发明了临时卸荷装置，即在上拉式悬挑脚手架系统中，引入临时卸荷拉杆系统、可调顶托，通过临时卸荷拉杆将一部分脚手架荷载转移到相应楼层，使得下一挑脚手架支承系统实际支承的脚手架高度不超过20 m。待上一挑脚手架支承系统承载后，调整可调顶托，使下一挑脚手架与上一挑脚手架物理隔离，不在支承上一挑脚手架荷载。此时，再拆除临时卸荷拉杆系统以周转使用。具体临时卸荷装置可以参考CN111335609 A公开的一种悬挂脚手架用夹持式转换卸荷装置。然而，何时张拉临时卸荷拉杆，初始张拉力如何确定，此前尚未有明确的依据，需要研究出符合要求的分析和计算方法。
发明内容
发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种上拉式悬挑脚手架用临时卸荷拉杆初始张拉力分析方法，明确临时卸荷拉杆的张拉时机，以及初始张拉力的计算方式。
技术方案：本发明所述上拉式悬挑脚手架用临时卸荷拉杆初始张拉力分析方法，包括如下步骤：
S1、根据上拉式悬挑脚手架施工要求，确定下一挑脚手架高度，记为H 1 ，及其下一挑脚手架临时支承的上一挑脚手架高度，记为H 2 ；
S2、分别计算下一挑上拉式悬挑脚手架支承系统竖向刚度系数k 1，临时卸荷拉杆等效竖向刚度系数k 2，及其临时卸荷体系安装层与下起挑层间立杆拉伸刚度系数k 3；
S3、计算比例因子ψ，计算方法如式（1）：
；
S4、计算临时卸荷拉杆张拉时需支承的脚手架高度H 0 ，计算方法如式（2）：
；
其中高度均以m为单位；
S5、计算临时卸荷拉杆初始张拉力F T0，计算方式如式（3）：
；
其中为每根支撑梁上方脚手架沿高度方向分布的平均竖向线荷载设计值，x t 为临时卸荷拉杆两端在临时支承梁上投影间的距离，y t 为临时卸荷拉杆两端高差。
本发明进一步优选地技术方案为，步骤S2中下一挑支承系统竖向刚度系数k 1为：
；
其中x b 为下一挑支承系统拉杆两端在支承梁上投影间的距离，y b 为下一挑支承系统拉杆两端高差；k be 为该拉杆等效拉伸刚度系数。
作为优选地，拉杆等效拉伸刚度系数k be 根据截面形状把拉杆分成i段，每段拉杆的截面面积和长度分别记为A bi 、l bi ，则k be 由下式计算：
；
其中E为拉杆钢材弹性模量。
本发明进一步优选地技术方案为，步骤S2中临时卸荷拉杆等效竖向刚度系数k 2为：
；
其中x t 为临时卸荷拉杆两端在临时支承梁上投影间的距离，y t 为临时卸荷拉杆两端高差；k te 为临时卸荷拉杆等效拉伸刚度系数。
作为优选地，临时卸荷拉杆等效拉伸刚度系数k te 根据截面形状把临时卸荷拉杆分成i段，每段拉杆的截面面积和长度分别记为A ti 、l ti ，则k te 由下式计算：
；
其中E为拉杆钢材弹性模量。
本发明进一步优选地技术方案为，步骤S2中临时卸荷体系安装层与下起挑层间立杆拉伸刚度系数k 3为：
；
其中E s 为钢管钢材弹性模量，A s 为单根钢管截面积，y s 为临时支承梁底部与下一挑型钢梁顶部间高差，近似计为对应楼层标高差。
本发明进一步优选地技术方案为，步骤S4中，需支承的脚手架高度H 0 偏保守将H 0近似为：
。
本发明进一步优选地技术方案为，步骤S1中下一挑脚手架高度为下一挑悬挑型钢梁顶部至可调顶托顶部的距离；下一挑脚手架临时支承的上一挑脚手架高度为根据工期进度、混凝土强度因素，确定上一挑脚手架支承系统具备支承能力前，需要搭设的上一挑脚手架的高度。
有益效果：本发明针对临时卸荷装置中临时卸荷拉杆的张拉问题，对整个临时卸荷系统进行分析，计算出临时卸荷拉杆张拉时需支承的脚手架高度，以及临时卸荷拉杆初始张拉力，通过临时卸荷拉杆张拉时需支承的脚手架高度能够明确临时卸荷拉杆的张拉时机，通过计算临时卸荷拉杆初始张拉力可以确定初始张拉力。本发明能够有效分析上拉式悬挑脚手架用临时卸荷拉杆初始张拉力。具体施工的时候，可通过便携式传感装置实时显示拉杆表面应变，以实现对张拉力的控制，从而为临时卸荷拉杆的应用提供理论依据，降低了安全风险。
附图说明
图1为本发明分析方法的逻辑流程框图；
图2为本发明实施例中上拉式悬挑脚手架的结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例：一种上拉式悬挑脚手架用临时卸荷拉杆初始张拉力分析方法，上拉式悬挑脚手架如图2所示，具体的分析方法包括如下步骤：
S1、首先确定上拉式悬挑脚手架施工过程，本实施例中具体施工过程为：①在落地脚手架上安装第一挑上拉式悬挑脚手架，待其起挑层及上一层结构达到特定强度后，张拉拉杆，第一挑脚手架荷载开始由其支承系统传递至相应楼层；②结构继续向上施工过程中，安装临时卸荷拉杆，暂不张拉；③在第一挑脚手架顶端安装可调顶托，并将上一挑脚手架的型钢梁搁置在可调顶托上，要求第一挑脚手架高度小于20 m；④按照初始张拉力，张拉临时卸荷拉杆；⑤继续向上安装脚手架，进行结构施工；⑥待上一挑脚手架支承系统足以承力后，张拉其拉杆，并调整可调顶托，使第一挑脚手架与上一挑脚手架物理隔离；⑦拆除临时卸荷拉杆系统以周转使用；⑧继续向上搭建脚手架，进行结构施工；如仍需安装新一挑脚手架，重复上述第③步及之后分过程，直至整个建筑施工完成。
在确定施工过程后，确定下一挑脚手架高度为下一挑悬挑型钢梁顶部至可调顶托顶部的距离，记为H 1 ，本实施例中，层高为2.9 m，7层楼高度为20.3 m，取H 1≈20 m。根据工期进度、混凝土强度因素，确定上一挑脚手架支承系统具备支承能力前，需要搭设的上一挑脚手架的高度，记为H 2 ，本实施例中上一挑脚手架搭设近4层，具体高度H 2≈11 m。
S2、分别计算下一挑上拉式悬挑脚手架支承系统竖向刚度系数k 1，临时卸荷拉杆等效竖向刚度系数k 2，及其临时卸荷体系安装层与下起挑层间立杆拉伸刚度系数k 3；
三个刚度系数由下式计算：
；
其中x b 为下一挑支承系统拉杆两端在支承梁上投影间的距离，y b 为下一挑支承系统拉杆两端高差；x t 为临时卸荷拉杆两端在临时支承梁上投影间的距离，y t 为临时卸荷拉杆两端高差；E s 为钢管钢材弹性模量，A s 为单根钢管截面积，y s 为临时支承梁底部与下一挑型钢梁顶部间高差，可近似为对应楼层标高差；k be 为下一挑支承系统拉杆的等效拉伸刚度系数，k te 为临时卸荷拉杆的等效拉伸刚度系数。
两个等效拉伸刚度系数由下式计算：
；
其中E为拉杆钢材弹性模量；A bi 、l bi 为根据截面形状把下一挑支承系统拉杆分成i段，每段拉杆的截面面积和长度；A ti 、l ti 为根据截面形状把临时卸荷拉杆分成i段，每段拉杆的截面面积和长度。
首先计算得到两个等效拉伸刚度系数k be =k te =40.768 kN/mm，再由参数x b =x t =0.935m，y b =y t =2.815m，计算得到k 1=k 2=36.717 kN/mm。临时支承梁底部与下一挑型钢梁顶部间高差y s 近似为三层楼高，即y s ≈8.7m，钢管规格为Φ48.3×3.6mm，钢材弹性模量为2.06×105N/mm2。计算得临时卸荷体系安装层与下起挑层间立杆拉伸刚度系数k 3=24.892 kN/mm。
S3、计算比例因子ψ，计算方法为：
。
将三个刚度系数代入公式，计算得比例因子ψ=2.475。
S4、计算临时卸荷拉杆张拉时需支承的脚手架高度H 0 ，计算方法为：
；
其中高度均以m为单位。
计算临时卸荷拉杆张拉时需支承的脚手架高度H 0=3.165m。
S5、计算临时卸荷拉杆初始张拉力F T0，计算方式为：
；
其中为每根支撑梁上方脚手架沿高度方向分布的平均竖向线荷载设计值，x t 为临时卸荷拉杆两端在临时支承梁上投影间的距离，y t 为临时卸荷拉杆两端高差。
根据相关规范，以及实际情况，综合考虑恒载、活载后，计算得到每根支撑梁上方脚手架沿高度方向分布的平均竖向线荷载设计值。最后计算得到临时卸荷拉杆初始张拉力F T0= 2.925kN。具体施工的时候，可通过便携式传感装置实时显示拉杆表面应变，以实现对张拉力的控制。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (8)

1.上拉式悬挑脚手架用临时卸荷拉杆初始张拉力分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、根据上拉式悬挑脚手架施工要求，确定下一挑脚手架高度，记为H 1 ，及其下一挑脚手架临时支承的上一挑脚手架高度，记为H 2 ；
S2、分别计算下一挑上拉式悬挑脚手架支承系统竖向刚度系数k 1，临时卸荷拉杆等效竖向刚度系数k 2，及其临时卸荷体系安装层与下起挑层间立杆拉伸刚度系数k 3；
S3、计算比例因子ψ，计算方法如式（1）：
；
S4、计算临时卸荷拉杆张拉时需支承的脚手架高度H 0 ，计算方法如式（2）：
；
其中高度均以m为单位；
S5、计算临时卸荷拉杆初始张拉力F T0，计算方式如式（3）：
；
其中为每根支撑梁上方脚手架沿高度方向分布的平均竖向线荷载设计值，x t 为临时卸荷拉杆两端在临时支承梁上投影间的距离，y t 为临时卸荷拉杆两端高差。
2.根据权利要求1所述的上拉式悬挑脚手架用临时卸荷拉杆初始张拉力分析方法，其特征在于，步骤S2中下一挑支承系统竖向刚度系数k 1为：
（4）；
其中x b 为下一挑支承系统拉杆两端在支承梁上投影间的距离，y b 为下一挑支承系统拉杆两端高差；k be 为该拉杆等效拉伸刚度系数。
3.根据权利要求2所述的上拉式悬挑脚手架用临时卸荷拉杆初始张拉力分析方法，其特征在于，拉杆等效拉伸刚度系数k be 根据截面形状把拉杆分成i段，每段拉杆的截面面积和长度分别记为A bi 、l bi ，则k be 由下式计算：
（5）；
其中E为拉杆钢材弹性模量。
4.根据权利要求1所述的上拉式悬挑脚手架用临时卸荷拉杆初始张拉力分析方法，其特征在于，步骤S2中临时卸荷拉杆等效竖向刚度系数k 2为：
（6）；
其中x t 为临时卸荷拉杆两端在临时支承梁上投影间的距离，y t 为临时卸荷拉杆两端高差；k te 为临时卸荷拉杆等效拉伸刚度系数。
5.根据权利要求4所述的上拉式悬挑脚手架用临时卸荷拉杆初始张拉力分析方法，其特征在于，临时卸荷拉杆等效拉伸刚度系数k te 根据截面形状把临时卸荷拉杆分成i段，每段拉杆的截面面积和长度分别记为A ti 、l ti ，则k te 由下式计算：
（7）；
其中E为拉杆钢材弹性模量。
6.根据权利要求1所述的上拉式悬挑脚手架用临时卸荷拉杆初始张拉力分析方法，其特征在于，步骤S2中临时卸荷体系安装层与下起挑层间立杆拉伸刚度系数k 3为：
（8）；
其中E s 为钢管钢材弹性模量，A s 为单根钢管截面积，y s 为临时支承梁底部与下一挑型钢梁顶部间高差，近似计为对应楼层标高差。
7.根据权利要求1所述的上拉式悬挑脚手架用临时卸荷拉杆初始张拉力分析方法，其特征在于，步骤S4中，需支承的脚手架高度H 0 偏保守将H 0近似为：
（9）。
8.根据权利要求1所述的上拉式悬挑脚手架用临时卸荷拉杆初始张拉力分析方法，其特征在于，步骤S1中下一挑脚手架高度为下一挑悬挑型钢梁顶部至可调顶托顶部的距离；下一挑脚手架临时支承的上一挑脚手架高度为根据工期进度、混凝土强度因素，确定上一挑脚手架支承系统具备支承能力前，需要搭设的上一挑脚手架的高度。
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